第3节带电粒子在匀强磁场中的运动 同步练习（Word版含答案）
文档属性
| 名称 | 第3节带电粒子在匀强磁场中的运动 同步练习（Word版含答案） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 395.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-03-26 00:22:14 | ||
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文档简介
人教版（2019）2021-2022学年选择性必修第二册第一章第3节带电粒子在匀强磁场中的运动
一、单选题
1． 如图所示，有一圆形匀强磁场区域，O为圆的圆心，磁场方向垂直纸面向里。一个正电子和一个负电子（正负电子质量相等，电量大小相等，电性相反）以不同的速率沿着PO方向进入磁场，运动轨迹如图所示。不计电子之间的相互作用及重力。a与b比较，下列判断正确的是（ ）
A．a为正电子，b为负电子 B．b的速率较大
C．a在磁场中所受洛伦兹力较大 D．b在磁场中运动的时间较长
2．
3． 如图，半径为R的圆是一圆柱形匀强磁场区域的横截面(纸面)，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外．一电荷量为q(q>0)、质量为m的粒子沿平行于直径ab的方向射入磁场区域，射入点与ab的距离为.已知粒子射出磁场与射入磁场时运动方向间的夹角为60°，则粒子的速率为(不计重力)（ ）
A． B． C． D．
4． 两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同、方向平行．一速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子（不计重力），从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后，粒子的
A．轨道半径减小，角速度增大
B．轨道半径减小，角速度减小
C．轨道半径增大，角速度增大
D．轨道半径增大，角速度减小
5． 在x轴上方有垂直于纸面的匀强磁场，同一种带电粒子从O点射入磁场．当入射方向与x轴的夹角时，速度为v1、v2的两个粒子分别从a、b两点射出磁场，如图所示，当时，为了使粒子从ab的中点c射出磁场，则速度应为（ ）
A． B．
C． D．
6． 如图所示，矩形MNPQ区域内有方向垂直于纸面的匀强磁场，有3个带电粒子从图中箭头所示位置垂直于磁场边界进入磁场，在纸面内做匀速圆周运动，运动轨迹为相应的圆弧，这些粒子的质量，电荷量以及速度大小如下表所示：
粒子编号 质量 电荷量（） 速度大小
1
2
3
由以上信息可知，从图中a、b、c处进入的粒子对应表中的编号分别为（ ）A．3、2、1 B．1、2、3 C．2、3、1 D．1、3、2
7． 如图是某离子速度选择器的原理示意图，在一半径为R=10cm的圆形筒内有B=1×10 4T的匀强磁场，方向平行于轴线．在圆柱形筒上某一直径两端开有小孔、 分别作为入射孔和出射孔．现有一束比荷为的正离子，以不同角度α入射，最后有不同速度的离子束射出，其中入射角α=30°，且不经碰撞而直接从出射孔射出的离子的速度 大小是（ ）
A．2×105m/s B．2×106m/s
C．4×105m/s D．4×106m/s
8． 一个质量为m、带电量为q的小球，从倾角为θ的光滑绝缘斜面上由静止下滑，整个斜面置于方向水平向外的匀强磁场中，其磁感应强度为B，如图所示．带电小球下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零．已知重力加速度为g．下面说法中正确的是
A．小球带负电
B．小球对斜面的作用力恰好为零时的速率为
C．小球在斜面上运动的加速度逐渐增大
D．小球在斜面上的运动是匀加速直线运动
9． 如图所示，半径为R的圆形区域内有一垂直纸面向里的匀强磁场，P为磁场边界上的一点．大量质量为m、电荷量为q的带正电粒子，在纸面内沿各个方向以相同速率v从P点射入磁场．这些粒子射出磁场时的位置均位于PQ圆弧上，PQ圆弧长等于磁场边界周长的．不计粒子重力和粒子间的相互作用，则该匀强磁场的磁感应强度大小为( )
A．
B．
C．
D．
10．如图，虚线所示的圆形区域内存在一垂直于纸面的匀强磁场，P为磁场边界上的一点，大量相同的带电粒子以相同的速率经过P点，在纸面内沿不同方向射入磁场。若粒子射入速率为v1，这些粒子在磁场边界的出射点分布在六分之一圆周上；若粒子射入速率为v2，相应的出射点分布在三分之一圆周上。不计重力及带电粒子之间的相互作用。则v2∶v1为（ ）
A． ∶2 B． ∶1 C． ∶1 D．3∶
二、多选题
11．如图所示，边长为L的正方形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场。一个带电粒子静止在正方形的中心O处，某时刻分裂成两个带正电的粒子、，粒子从中心O水平向左射出，经一段时间、两粒子同时射出磁场区域，已知粒子恰从A处飞出磁场，粒子从CD边某处飞出，飞出磁场时速度与CD边的夹角为，若忽略重力和粒子间相互作用力，则下列判断正确的是（ ）
A．、两带电粒子的半径之比为1:2
B．、两带电粒子的速度大小之比为2:3
C．、两带电粒子的质量之比为2:3
D．、两带电粒子的比荷之比为2:3
12．一匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里，其边界如图中虚线所示，ab为半径为R的半圆，ac、bd与直径ab共线，a、c间的距离等于半圆的半径R。一束质量均为m、电量均为q的带负电的粒子，在纸面内从c点垂直于ac以不同速度射入磁场，不计粒子重力及粒子间的相互作用。下列说法正确的是（ ）
A．可以经过半圆形边界的粒子的速率最小值为
B．可以经过半圆形边界的粒子的速率最大值为
C．在磁场中运动时间最短的粒子速率为
D．在磁场中运动时间最短的粒子运动时间为
13．如图所示，两个初速度大小相同的同种离子a和b，从O点沿垂直磁场方向进入匀强磁场，最后打到屏P上．不计重力．下列说法正确的有（ ）
A．a、b均带正电
B．a在磁场中飞行的时间比b的短
C．a在磁场中飞行的路程比b的短
D．a在P上的落点与O点的距离比b的近
14．如图所示，三个相同带电粒子以大小不同的速度，沿同一方向从图中长方形区域的匀强磁场上边缘射入，当它们从下边缘飞出时相对入射方向的偏角分别为、、，则它们在磁场中运动的（ ）
A．时间之比为1：2：3 B．时间之比为3：2：1
C．速度之比为1：2：（4+） D．速度之比为1：：
15．如图所示，在磁感应强度为B，范围足够大的水平匀强磁场内，固定着倾角为θ的绝缘斜面，一个质量为m、电荷量为-q的带电小物块以初速度v0沿斜面向上运动，小物块与斜面间的动摩擦因数为μ。设滑动时电荷量不变，在小物块上滑过程中，其速度大小v与时间t和加速度大小a与时间t的关系图像，可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
三、解答题
16．如图所示，在半径为R的半圆区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场，水平向右的匀强电场的上下水平边界间距也为R，半圆的水平直径与电场的上边界重合，在圆心O处有一粒子源，在纸面内同时垂直于直径向上和向下分别射出速度大小均为v0的相同的带正电的粒子，粒子的电量为q，质量为m，结果向上和向下运动的粒子分别在磁场和电场中发生偏转，射出磁场和电场的偏向角均为60°，不计粒子的重力，求：
（1）匀强磁场的磁感应强度和匀强电场的电场强度；
（2）试分析哪个粒子先射出场区？
17．如图所示，在y>0的区域内有沿y轴正方向的匀强电场，在y<0的区域内有垂直坐标平面向里的匀强磁场。一电子（质量为m，电量为e）从y轴上A点以沿x轴正方向的初速度v0开始运动。当电子第一次穿越x轴时，恰好到达C点；当电子第二次穿越x轴时，恰好达到坐标原点O。已知A、C两点到坐标原点的距离分别为d、2d，不计电子的重力。求：
(1)电场强度E的大小；
(2)磁感应强度B的大小；
(3)画出电子从A运动到O的运动轨迹，并求出电子从A运动到O经历的时间t。
人教版（2019）2021-2022学年选择性必修第二册第一章第3节带电粒子在匀强磁场中的运动（参考答案）
一、单选题
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B C B D B A D D D C
二、多选题
题号 11 12 13 14 15
答案 AC BD AD BC AC
三、解答题
16．（1），；（2）电场中运动的粒子先射出场区．
17．(1)；(2) ；(3)轨迹图见解析，
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一、单选题
1． 如图所示，有一圆形匀强磁场区域，O为圆的圆心，磁场方向垂直纸面向里。一个正电子和一个负电子（正负电子质量相等，电量大小相等，电性相反）以不同的速率沿着PO方向进入磁场，运动轨迹如图所示。不计电子之间的相互作用及重力。a与b比较，下列判断正确的是（ ）
A．a为正电子，b为负电子 B．b的速率较大
C．a在磁场中所受洛伦兹力较大 D．b在磁场中运动的时间较长
2．
3． 如图，半径为R的圆是一圆柱形匀强磁场区域的横截面(纸面)，磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向外．一电荷量为q(q>0)、质量为m的粒子沿平行于直径ab的方向射入磁场区域，射入点与ab的距离为.已知粒子射出磁场与射入磁场时运动方向间的夹角为60°，则粒子的速率为(不计重力)（ ）
A． B． C． D．
4． 两相邻匀强磁场区域的磁感应强度大小不同、方向平行．一速度方向与磁感应强度方向垂直的带电粒子（不计重力），从较强磁场区域进入到较弱磁场区域后，粒子的
A．轨道半径减小，角速度增大
B．轨道半径减小，角速度减小
C．轨道半径增大，角速度增大
D．轨道半径增大，角速度减小
5． 在x轴上方有垂直于纸面的匀强磁场，同一种带电粒子从O点射入磁场．当入射方向与x轴的夹角时，速度为v1、v2的两个粒子分别从a、b两点射出磁场，如图所示，当时，为了使粒子从ab的中点c射出磁场，则速度应为（ ）
A． B．
C． D．
6． 如图所示，矩形MNPQ区域内有方向垂直于纸面的匀强磁场，有3个带电粒子从图中箭头所示位置垂直于磁场边界进入磁场，在纸面内做匀速圆周运动，运动轨迹为相应的圆弧，这些粒子的质量，电荷量以及速度大小如下表所示：
粒子编号 质量 电荷量（） 速度大小
1
2
3
由以上信息可知，从图中a、b、c处进入的粒子对应表中的编号分别为（ ）A．3、2、1 B．1、2、3 C．2、3、1 D．1、3、2
7． 如图是某离子速度选择器的原理示意图，在一半径为R=10cm的圆形筒内有B=1×10 4T的匀强磁场，方向平行于轴线．在圆柱形筒上某一直径两端开有小孔、 分别作为入射孔和出射孔．现有一束比荷为的正离子，以不同角度α入射，最后有不同速度的离子束射出，其中入射角α=30°，且不经碰撞而直接从出射孔射出的离子的速度 大小是（ ）
A．2×105m/s B．2×106m/s
C．4×105m/s D．4×106m/s
8． 一个质量为m、带电量为q的小球，从倾角为θ的光滑绝缘斜面上由静止下滑，整个斜面置于方向水平向外的匀强磁场中，其磁感应强度为B，如图所示．带电小球下滑后某时刻对斜面的作用力恰好为零．已知重力加速度为g．下面说法中正确的是
A．小球带负电
B．小球对斜面的作用力恰好为零时的速率为
C．小球在斜面上运动的加速度逐渐增大
D．小球在斜面上的运动是匀加速直线运动
9． 如图所示，半径为R的圆形区域内有一垂直纸面向里的匀强磁场，P为磁场边界上的一点．大量质量为m、电荷量为q的带正电粒子，在纸面内沿各个方向以相同速率v从P点射入磁场．这些粒子射出磁场时的位置均位于PQ圆弧上，PQ圆弧长等于磁场边界周长的．不计粒子重力和粒子间的相互作用，则该匀强磁场的磁感应强度大小为( )
A．
B．
C．
D．
10．如图，虚线所示的圆形区域内存在一垂直于纸面的匀强磁场，P为磁场边界上的一点，大量相同的带电粒子以相同的速率经过P点，在纸面内沿不同方向射入磁场。若粒子射入速率为v1，这些粒子在磁场边界的出射点分布在六分之一圆周上；若粒子射入速率为v2，相应的出射点分布在三分之一圆周上。不计重力及带电粒子之间的相互作用。则v2∶v1为（ ）
A． ∶2 B． ∶1 C． ∶1 D．3∶
二、多选题
11．如图所示，边长为L的正方形区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场。一个带电粒子静止在正方形的中心O处，某时刻分裂成两个带正电的粒子、，粒子从中心O水平向左射出，经一段时间、两粒子同时射出磁场区域，已知粒子恰从A处飞出磁场，粒子从CD边某处飞出，飞出磁场时速度与CD边的夹角为，若忽略重力和粒子间相互作用力，则下列判断正确的是（ ）
A．、两带电粒子的半径之比为1:2
B．、两带电粒子的速度大小之比为2:3
C．、两带电粒子的质量之比为2:3
D．、两带电粒子的比荷之比为2:3
12．一匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于纸面向里，其边界如图中虚线所示，ab为半径为R的半圆，ac、bd与直径ab共线，a、c间的距离等于半圆的半径R。一束质量均为m、电量均为q的带负电的粒子，在纸面内从c点垂直于ac以不同速度射入磁场，不计粒子重力及粒子间的相互作用。下列说法正确的是（ ）
A．可以经过半圆形边界的粒子的速率最小值为
B．可以经过半圆形边界的粒子的速率最大值为
C．在磁场中运动时间最短的粒子速率为
D．在磁场中运动时间最短的粒子运动时间为
13．如图所示，两个初速度大小相同的同种离子a和b，从O点沿垂直磁场方向进入匀强磁场，最后打到屏P上．不计重力．下列说法正确的有（ ）
A．a、b均带正电
B．a在磁场中飞行的时间比b的短
C．a在磁场中飞行的路程比b的短
D．a在P上的落点与O点的距离比b的近
14．如图所示，三个相同带电粒子以大小不同的速度，沿同一方向从图中长方形区域的匀强磁场上边缘射入，当它们从下边缘飞出时相对入射方向的偏角分别为、、，则它们在磁场中运动的（ ）
A．时间之比为1：2：3 B．时间之比为3：2：1
C．速度之比为1：2：（4+） D．速度之比为1：：
15．如图所示，在磁感应强度为B，范围足够大的水平匀强磁场内，固定着倾角为θ的绝缘斜面，一个质量为m、电荷量为-q的带电小物块以初速度v0沿斜面向上运动，小物块与斜面间的动摩擦因数为μ。设滑动时电荷量不变，在小物块上滑过程中，其速度大小v与时间t和加速度大小a与时间t的关系图像，可能正确的是（ ）
A． B．
C． D．
三、解答题
16．如图所示，在半径为R的半圆区域内有垂直于纸面向外的匀强磁场，水平向右的匀强电场的上下水平边界间距也为R，半圆的水平直径与电场的上边界重合，在圆心O处有一粒子源，在纸面内同时垂直于直径向上和向下分别射出速度大小均为v0的相同的带正电的粒子，粒子的电量为q，质量为m，结果向上和向下运动的粒子分别在磁场和电场中发生偏转，射出磁场和电场的偏向角均为60°，不计粒子的重力，求：
（1）匀强磁场的磁感应强度和匀强电场的电场强度；
（2）试分析哪个粒子先射出场区？
17．如图所示，在y>0的区域内有沿y轴正方向的匀强电场，在y<0的区域内有垂直坐标平面向里的匀强磁场。一电子（质量为m，电量为e）从y轴上A点以沿x轴正方向的初速度v0开始运动。当电子第一次穿越x轴时，恰好到达C点；当电子第二次穿越x轴时，恰好达到坐标原点O。已知A、C两点到坐标原点的距离分别为d、2d，不计电子的重力。求：
(1)电场强度E的大小；
(2)磁感应强度B的大小；
(3)画出电子从A运动到O的运动轨迹，并求出电子从A运动到O经历的时间t。
人教版（2019）2021-2022学年选择性必修第二册第一章第3节带电粒子在匀强磁场中的运动（参考答案）
一、单选题
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 B C B D B A D D D C
二、多选题
题号 11 12 13 14 15
答案 AC BD AD BC AC
三、解答题
16．（1），；（2）电场中运动的粒子先射出场区．
17．(1)；(2) ；(3)轨迹图见解析，
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